汽車胎壓監測傳感器研究

1 系統描述

在每個車輪內部安裝一個汽車胎壓監測傳感器，它能夠準確測量輪胎內部的壓力和溫度，傳感器通過無線形式按照一定的規律向車身控制器(Body Control Model， BCM)發送輪胎的壓力值和溫度值，BCM通過CAN總線將信息幀發送給儀表盤，駕駛員通過儀表盤顯示屏獲得每一個輪胎的壓力值、溫度值。當某一個輪胎的壓力值或溫度值變化超過了報警值，儀表盤能夠準確顯示報警輪胎的位置，并發出圖形、聲音、文字報警。同時安裝于每個輪胎擋泥板位置處的低頻天線與BCM進行信息通信，并將BCM需要汽車胎壓監測傳感器何種操作信息解析并轉換為125 kHz低頻無線數據發射出去，汽車胎壓監測傳感器將接收此低頻無線信號，然后按照解析后的操作信息進行工作。以上就是TPMS雙向通信系統。由于該產品是汽車產品安全件，其應在各種環境下具有高可靠性，各種環境為：各種天氣情況下，例如陰天、下雨等不同天氣環境;各種路況，例如國道、高速、鄉村公路、山路等等;冬季中的雪路、冰面、極其寒冷地區(-40 ℃);夏季中的炎熱、潮濕地區(地表溫度+50 ℃，90%濕度);不同的車速(0～200 km/h)等。這就需要在設計汽車胎壓監測傳感器時要嚴格選擇各個器件。

2 電路設計

由于汽車胎壓監測傳感器是安裝在輪胎內部，不與外界接觸，這就要求不能過于頻繁地維護修理，一般要求有10年使用工作壽命，而且其工作溫度范圍為-40～+125 ℃，這就要求所選擇的器件都要是汽車級和低功耗元器件。

圖1 系統組成框圖

汽車胎壓監測傳感器系統組成框圖如圖1所示。

2.1 傳感器選擇

MCU/Sensor是系統的核心，由Infineon公司的SP300V2.1E1060實現。SP300V2.1E1060整合了硅顯微機械加工的壓力傳感器、溫度傳感器與加速度傳感器和一個電池電壓監測器，并內部集成一個低功耗8位哈佛結構的RISC 控制器;它具有下電、運行、空閑、關斷4種工作模式，并有IT/LT 喚醒、PORT 喚醒和LF低頻檢測喚醒3種喚醒方式，能夠有效地滿足系統低功耗設計要求。壓力測量范圍0～3.5 Bar;溫度測量范圍-40～+125 ℃;向心加速度測量范圍-12g～115g;工作電壓范圍1.8～3.6 V。